题目
在装修房屋时，一个质量为85kg的人，用图所示的装置（包括滑轮组及装货物的框架）提升地板砖运到房间中．已知装货物的框架重100N，每块地板砖重100N，滑轮与轴的摩擦和绳重均忽略不计，当提升8块地板砖时，人对框架底的压力为F1；当提升11块地板砖时人对框架底的压力为F2，且F1：F2=5：3．（取g=10N/kg）求：
（1）动滑轮的质量；
（2）此装置提升整块地板砖时的最高机械效率． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）人的重力：
G人=m人g=85kg×10N/kg=850N，
提升8块地板砖时，地板砖的重力：
G砖1=8×100N=800N，
人对绳的拉力：
T1=（G人+G砖1+G架+G动）=（1750N+G动）
人对框架底的压力：
F1=G人-T1=850N-（1750N+G动）
提升11块地板砖时，
地板砖的重力G砖2=11×100N=1100N
人对绳的拉力T2=（G人+G砖2+G架+G动）=（2050N+G动）
人对框架底的压力F2=G人-T2=850N-（2050N+G动）
已知F1：F2=5：3
则，[850N-（1750N+G动）]：[850N-（2050N+G动）]=5：3
解得，动滑轮重G动=50N
动滑轮的质量m动===5kg，
（2）此装置的机械效率最高时，人对绳的拉力等于人的重力，即T=G人=850N，
地板砖、人、动滑轮和框架的总重应为G总=3T=2550N，
地板砖的最大重力G砖=G总-G人-G架-G动=2550N-850N-100N-50N=1550N．
因为题目要求提升整块砖，每块地板砖的重力为100N，
所以最多能提升地板砖的块数为：=15.5块≈15块，
15块地板砖的重力G砖′=15×100N=1500N，
提升15块砖时，人对绳的实际拉力：
T′=（G人+G砖′+G架+G动）=（850N+1500N+100N+50N）=，
设地板砖被提升的高度为h．
则，装置的最高机械效率η====60%．
答：（1）动滑轮的质量为5kg；
（2）此装置提升整块地板砖时的最高机械效率为60%． |
考点梳理
初中二年级物理试题“在装修房屋时，一个质量为85kg的人，用图所示的装置（包括滑轮组及”旨在考查同学们对
机械效率的计算、
滑轮（组）中拉力的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
考点名称：滑轮（组）中拉力的计算
滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被两根绳子承担，即每根绳承担物体和动滑轮。
滑轮有两种：定滑轮和动滑轮 ，组合成为滑轮组。
(1)定滑轮,
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向.
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧秤的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆，动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论;
(2)动滑轮
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.
动滑轮的特点
使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。
动滑轮的原理
动滑轮实质是个动力臂（L1）,为阻力臂（L2）二倍的杠杆;
(3)滑轮组
滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向.
滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.
使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.
滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
滑轮组的省力情况：
使用滑轮组时，滑轮组由几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组由几股绳子承担物重：
有几股绳与动滑轮相连，承担物重的绳子的股数n 就是几，而重物上升的高度h与绳子自由端移动的距离s的关系是：s=nh。如图：在动、定滑轮之间画一条线，将它们分开，只算在动滑轮上的绳子的股数。
例1如图甲、乙滑轮组装置，所有摩擦不计，分别用F1、F2竖直匀速拉动重物G，已知每个滑轮重力为 G／2，则力F1和F2之比为( )
A．1：1B．3：2C．2：3D．3：4
解析：当考虑动滑轮的重力，不计摩擦时，F=
，由图中滑轮组的绕线方法可知：F1=
。
答案：C
滑轮组省力情况的判断
1．滑轮组竖放：若不考虑动滑轮自重以及绳、轮摩擦，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的动力就是物重的几分之一，即
；若考虑动滑轮自重，但忽略摩擦，此式变为F拉= 
。用“连动法”，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象，n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力
。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的
。
2．滑轮组横放：在不考虑绳、轮摩擦时，滑轮组用几股绳拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一，即：
。
例1同一物体沿相同的水平地面被匀速移动，如下图所示，托力分别为F甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则( )
A．F甲<F乙<F丙
B．F甲>F乙>F丙
C．F甲>F乙=F丙
D．F甲=F乙>F丙
解析：三种情况下物体与地面的摩擦都相等为f，甲是定滑轮，F甲=f，乙是动滑轮，
，丙是滑轮组，
，即
，选B。
例2如图甲所示，物体4在拉力F的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数是5N，那么拉力，为_____N，物体A与地面间的摩擦力为_____N。
解析：本题动滑轮的动力施加在转轴上，是一种费力的用法，其实质是动力臂是阻力臂一半的杠杆，要费力，其杠杆示意图如图所示。
答案：10 5
点拨：此题的图可以旋转90。与常见的动滑轮对比。
